設計模式學習筆記（五）：工廠方法模式

1 前言

儘管簡單工廠模式實現了對象的建立和使用分離，可是仍然存在如下兩個問題：

• 工廠類過於龐大，包含了大量的判斷代碼，致使維護和測試難度增大
• 系統擴展不靈活，若是增長了新的產品類型，必須修改靜態工廠方法的業務邏輯，違反了開閉原則
• 具體產品與工廠類之間的耦合度高，嚴重影響了系統的靈活性和擴展性

一個更好的辦法是使用工廠方法模式。

2 工廠方法模式

工廠方法模式：定義一個用於建立對象的接口，讓子類決定將哪個類實例化。
工廠方法又簡稱工廠模式或虛擬構造器模式或多態工廠模式，讓一個類的實例化延遲到其子類，是一種類建立型模式。
結構圖以下：

工廠方法模式包含如下四個角色：

• Product（抽象產品）：定義產品的接口，是工廠方法模式所建立的超類型，也就是產品對象的公共父類
• ConcreteProduct（具體產品）：實現了抽象產品接口，某種類型的具體產品由專門的具體工廠建立，具體工廠與具體產品一一對應
• Factory（抽象工廠）：在抽象工廠類中，聲明瞭工廠方法，用於返回一個產品。抽象工廠是工廠方法模式的核心，全部建立對象的工廠類都必須實現該接口
• ConcreteFactory（具體工廠）：它是抽象工廠類的子類，實現了抽象工廠中定義的工廠方法，並可由客戶端調用，返回一個具體產品類的實例

3 實例

日誌記錄器的設計：該記錄器能夠經過多種途徑保存系統的運行日誌，例如文件記錄或者數據庫記錄。

代碼以下：

public class Test
{
    public static void main(String[] args) {
        LoggerFactory factory = new FileLoggerFactory();        
        Logger logger = factory.createLogger();
        logger.log();
    }
}

//抽象產品
interface Logger
{
    void log();
}

//具體產品:DatabaseLogger
class DatabaseLogger implements Logger
{
    public void log()
    {
        System.out.println("數據庫日誌記錄");
    }
}

//具體產品:FileLogger
class FileLogger implements Logger
{
    public void log()
    {
        System.out.println("文件日誌記錄");
    }
}

//抽象工廠
interface LoggerFactory
{
    Logger createLogger();
}

//具體工廠:DatabaseLoggerFactory
class DatabaseLoggerFactory implements LoggerFactory
{
    public Logger createLogger()
    {
        return new DatabaseLogger();
    }
}

//具體工廠:FileLoggerFactory
class FileLoggerFactory implements LoggerFactory
{
    public Logger createLogger()
    {
        return new FileLogger();
    }
}

4 隱藏

能夠把抽象工廠設置爲抽象類，工廠方法直接能夠對客戶端隱藏，也就是說能夠直接經過抽象工廠調用具體產品類的業務方法，客戶端無需建立具體產品，直接經過工廠類調用便可，代碼修改以下（抽象產品以及具體產品類不用修改）：

//抽象工廠
abstract class LoggerFactory
{
    public void log()
    {
        this.createLogger().log();
    }
    public abstract Logger createLogger();
}

//具體工廠:DatabaseLoggerFactory
class DatabaseLoggerFactory extends LoggerFactory
{
    public Logger createLogger()
    {
        return new DatabaseLogger();
    }
}

//具體工廠:FileLoggerFactory
class FileLoggerFactory extends LoggerFactory
{
    public Logger createLogger()
    {
        return new FileLogger();
    }
}

public class Test
{
    public static void main(String[] args) {
        LoggerFactory factory = new FileLoggerFactory();
        factory.log();
    }
}

5 主要優勢

• 封裝細節：工廠方法用來建立客戶所須要的產品，同時還向客戶隱藏了哪一種具體產品類將被實例化這一細節，用戶只需關心所需產品對應的工廠，無需關心建立細節，甚至無須知道具體產品類的類名
• 多態：工廠方法的多態性可以讓工廠能夠自主肯定建立何種產品對象，而如何建立對象的細節則徹底封裝在具體工廠內部
• 擴展性好：加入新產品時無須修改抽象工廠，抽象產品的接口，也無須修改客戶端與其餘的具體產品和具體工廠，只須要增長一個具體工廠以及具體產品，系統擴展性很好，徹底符合開閉原則

6 主要缺點

• 類數量多：在添加新產品時，須要編寫新的具體產品類，並且還要提供與之對應的具體工廠類，系統中類的個數將成對增長，必定程度上增長了系統的複雜度，有更多的類須要編譯和運行，給系統帶來額外開銷
• 增長理解難度：基於系統的擴展性須要引入抽象層，在客戶端中均使用了抽象層的定義，增長了系統的抽象性以及理解難度

7 適用場景

• 客戶端不知道其所須要的對象的類：在工廠方法模式中，客戶端不須要知道具體的產品類名，只須要知道所對應的工廠便可
• 抽象工廠類經過子類來指定建立哪一個對象：工廠方法模式中，抽象工廠類只須要提供一個建立產品的接口，而有其子類來肯定具體要建立的對象，利用面向對象的多態性和里氏代換原則，在程序運行時，子類對象將覆蓋父類對象，從而使得系統更加容易擴展

8 總結